FOSFORUL

         FOSFORUL

Simbol: P; Z = 15; Masa atomică: 0,974

          Stare naturală.

        
            Fosforul nu există liber în natură din cauza afinităţii sale pentru oxigen. Există însă, un număr mare de fosfaţi. Fosforitul, considerat înainte ca un difosfat tricalcic, Ca3(PO4)2 este un amestec de hidroxil – apatită 3Ca3(PO4)2 · Ca(HCO3)OH. Are o culoare cenuşie, gălbuie sau uneori neagră, care indică prezenţa substanţelor bituminoase.

Fosfaţii naturali se clasifică în trei categorii:Fosforiţi adică fosfaţi impari de origine minerală;Guanoul, care provine din putrefacţiile dijecţiilor şi a cadavrelor păsărilor marine;Caprolitele, de origine animală provenite din excrementele unor reptile.

Nu există pământ arabil care să conţină acid fosforic. Recoltele succesive sărăcesc solul. Din plante, fosforul trece la animale şi la om. Acidul fosforic există în roci în cantitate mică. În cuptoarele înalte, fosforul pus în libertate, modifică proprietăţile produselor. Unii cărbuni, petrolul, apa de mare, grindina pot conţine fosfor. Părul, ghearele, dinţii şi în special oasele vertebratelor conţin fosfor sub formă de carbonato – apatită. Urina conţine fosfat 2-3g/l. Nucleina, lecitina din creier, fict conţin mult fosfor.

Obţinere:

Fosforul se obţine numai industrial din oasele animalelor sau din fosfaţii minerali. Oasele conţin 25-30% oseină; 52-68% Ca3(PO4)2; 0-2% Mg3(PO4)2; 2-10% CaCO3 şi alte săruri până la 2%.

Prin procedeul chimiştilor francezi, se distruge oslina arzând oasele la roşu viu. Cenuşa este pulverizată. Ea conţine 40% P2O5 şi alţi oxizi de la, Fe, Al. Cenuşa amestecată cu apă caldă se tratează cu acid sulfuric şi se filtrează sulfatul de calciu:

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 = 2CaSO4 + CaH4(PO4)2

Lichidul evaporat la consistenţă siropoasă este amestecat cu cărbune şi calcinat pentru a transforma difosfatul tetrahidrocalcic în dimetafosfat de calciu:

CaH4(PO4)2 = Ca(PO3)2 + 2H2O

Distilarea fosforului începe la 750ºC şi se termină la 1200ºC:

3Ca(PO3)2 + 10C = P4 + Ca3(PO4)2 + 10CO

2Ca(PO3)2 + 5C = P2 + Ca2P2O7 + 5CO

Vaporii se condensează în apă.Proprietăţi fizice:Atomul neutru de fosfor are următoarea configuraţie electronică:

1022s22p63s23p3

         În stare solidă fosforul este incolor şi transparent, flexibil şi moale. Sub influenţa luminii se transformă într-o masă albă şi opacă. Prin sublimare din soluţii de disulfură de carbon, fosforul alb se depune în stare cristalină.

Proprietăţi chimice:

Spre deosebire de azot, fosforul prezintă o mare reactivitate. Prin stabilitatea oxizilor si forma oxiacizilor se deosebeşte de azot. Reacţia fosforului cu metalele şi nemetalele conduce la patru tipuri de compuşi:

Fosfine volatile;Fosfine ionice;Fosfine covalente;Fosfine de tip metalic;

Fosforul alb reacţionează aproape cu toate nemetalele. El luminează verzui foarte slab în întuneric. Proprietăţile chimice ale fosforului roşu sunt cele ale fosforului alb însă mai atenuate. El reacţionează cu sulful mai puţin violent decât cel alb. Fosforul negru este mai puţin rezistent decât cel roşu din punct de vedere chimic.

Proprietăţi fiziologice: Fosforul alb este o otravă puternică.

Întrebuinţări:

          Fosforul roşu ajută la fabricarea beţelor de chibrit. S-au preparat paste cu fosfor alb destinate distrugerii şoarecilor. Prepararea unor derivaţi cloruraţi consumă mult fosfor. Fosforul roşu serveşte la umplerea proiectilelor incendiare şi fumigene. Transformat în acid fosforic şi apoi în fosfat de amonice, el serveşte ca îngrăşământ.

Combinaţiile fosforului cu Hidrogenul:

Se cunosc cu exactitate: fosfina sau hidrogenul fosforat gazos PH3; hidrogenul fosforat lichid P2H3 sau disofina.

Fosfina este un gaz incolor cu miros neplăcut de usturoi sau de peşte stricat. În combinaţie cu hidroacizii formează săruri care se pot numi de fosfoniu: Clorura de fosfoniu, Bromura de fosfoniu, Iodura de fosfoniu şi sulfatul de fosfoniu.

Combinaţiile fosforului cu halogenii:

Fluoruri de fosfor se obţin distilând fluorură de plumb sau mercur în prezenţa fosforului:

AsF3 + PCl3 = AsCl3 + PF3

Cloruri de fosfor:

         Se prepară supunând efluviilor un amestec de triclorură de fosfor şi hidrogen. Triclorura de fosfor se obţine prin acţiunea clorului asupra fosforului alb sau roşu în exces de care se separă prin rectificare sau condensare într-un recipient răcit.

Pentaclorura de fosfor este un corp solid alb, cristalizabil. Reacţionează cu clorurile metalelor tari, tetro şi pentavalente.

Se mai obţin bromuri de fosfor şi anume: Tribromura de fosfor şi Pentabromura de fosfor. Se cunosc şi un mare număr de oxihalogenuri: Oxitrifluorura de fosfor: Oxitriclorura de fosfor; Oxitribromura de fosfor.

Combinaţiile fosforului cu oxigenul:Oxizii fosforului:Trioxidul de difosfor P4O6Dioxidul de fosfor P8O16 este un corp solid cristalizabil, incolorAnhidrida fosforică P4O10.

In anul 1669, un negustor de chimicale din Hamburg, fost militar si apoi medic, pe nume Hennig Brand, era si el printre pasionatii cercetarilor alchimice cautand, ca si sutele de predecesori ai sai, "piatra filozoala" si "elixirul vietii". Astfel, el s-a gandit sa caute "piatra filozofala" chiar in omul insusi, realizand urmatorul experiment: a fiert urina umana in absenta aerului -o idee cu adevarat geniala- si a distilat in prezenta nisipului zeci de litri, poate sute pana ce lichidul ramas s-a concentrat, a devenit siropos, iar dupa ce l-a lasat sa se raceasca si a facut sa patrunda aer in retorta de distilare spre marea lui surpriza, a aparut o luminozitate deosebita, pe care a numit-o "focul rece". Aceasta descoperire a lui Brand era cea mai spectaculoasa din toata perioada alchimica. Simbolul P este atribuit fosforului dupa numele elementului in limba greaca "phosphoros", care inseamna purtator de lumina (o varietate a fosforului este fosforescenta, emite lumina). Etimologie: phos=lumina, pherein=a purta.

Primele chibrituri contineau in gamalia lor fosfor alb si se aprindeau prin frecare pe o suprafata aspra. Acestea au fost abandonate din cauza toxicitatii lor si inlocuite cu chibrituri suedeze care au gamalia formata din clorat de potasiu si sulfura de antimoniu, usor inflamabile; se aprind prin frecare pe o pasta continand fosfor rosu.

Fosforul nu poate exista liber in natura deoarece are o mare afinitate pentru oxigen. Se gaseste numai sub forma de compusi (organici si anorganici), mai ales fosfati. Principalul mineral continand fosfor este apatita, care, sub actiunea lenta a agentilor atmosferici, se transforma in fosforite si se gaseste in scoarta Pamantului. Fosforul se afla in corpul plantelor si animalelor sub forma de combinatii anorganice (carapacea scoicilor, oasele vertebratelor) si sub forma de compusi organici (sange, creier, par, fibre musculare, galbenus de ou, varza, conopida, lapte, branzeturi).

In industrie, fosforul se prepara din fosfat de calciu prin calcinare (incalzire la 1000°C) cu dioxid de siliciu si carbune. 14

Fosforul apare in mai multe modificatii alotrope fundamentale, datorita numarului diferit de atomi din molecule. Cele mai importante si mai frecvente forme alotropice ale fosforului sunt fosforul alb si fosforul rosu.

Fosforul alb

Fosforul alb in stare solida si lichida are molecula formata din patru atomi de fosfor uniti intre ei prin covalente, care ocupa varfurile unui tetraedru regulat. Unghiurile de valenta de 60° sunt mici si indica o tensionare considerabila a moleculei, ceea ce este in concordanta cu marea reactivitate a fosforului alb. In cristal, moleculele de fosfor sunt unite prin forte slabe de tip Van der Waals, care explica unele proprietati ale fosforului alb.

Proprietati: KI

- este solid, cristalizat si transparent, de culoare alb-galbuie;

    - are duritate mica, fiind asemanator cu ceara, densitatea de 1.8g/cmc si punctul de topire de 44°C;

   - formeaza vapori cu miros de usturoi, este un bun izolator, iar din cauza solubilitatii in grasimi, este toxic, producand arsuri;

- emite lumina verzuie, foarte slaba la intuneric, in prezenta oxigenului din aer si a umiditatii; fenomenul se datoreaza mai ales oxidarii produsilor inferiori de oxidare ai fosforului si poarta numele de chemioluminiscenta;

- are reactivitate chimica mare si se aprinde in aer la 60°C; din cauza usurintei cu care se aprinde, fosforul alb se pastreaza sub apa.

Fosforul in viata de zi cu zi

-rol fiziologic: Fosforul alb, fiind solubil in grasimi, este foarte otravitor. Avand afinitate mare pentru oxigen determina disparitia acestuia din sange, iar introdus in stomac produce varsaturi cu dureri mari si moarte. Ca antidot se recomanda oxid de magneziu, sulfat de cupru si altele;

-fiind otravitor, fosforul se foloseste in cantitati mici la obtinerea antidaunatorilor pentru starpirea sobolanilor;

-in metalurgie, fosforul alb se adauga in unele aliaje anticorozive;

-se foloseste la fabricarea:

-acidului fosforic si a ingrasamintelor cu fosfor (folosite in agricultura);

-pastei de pe cutiile de chibrituri;

-halogenilor de fosfor si a unor coloranti organici;

-fosforul rosu se foloseste in pirotehnie (industria explozibililor);